interaÇÃo Águas subterrÂneas e superficiais

29
INTERAÇÃO ÁGUAS SUBTERRÂNEAS E SUPERFICIAIS UNESP – Universidade Estadual Paulista Campus de Rio Claro Disciplina: Hidrogeologia

Upload: hana

Post on 24-Jan-2016

68 views

Category:

Documents


2 download

DESCRIPTION

UNESP – Universidade Estadual Paulista Campus de Rio Claro. INTERAÇÃO ÁGUAS SUBTERRÂNEAS E SUPERFICIAIS. Disciplina: Hidrogeologia. HIDROGRAMAS. O hidrograma é a denominação dada ao gráfico que relaciona a vazão no tempo. HIDROGRAMAS. - PowerPoint PPT Presentation

TRANSCRIPT

Page 1: INTERAÇÃO ÁGUAS SUBTERRÂNEAS E SUPERFICIAIS

INTERAÇÃO ÁGUAS SUBTERRÂNEAS E SUPERFICIAIS

UNESP – Universidade Estadual Paulista

Campus de Rio Claro

Disciplina: Hidrogeologia

Page 2: INTERAÇÃO ÁGUAS SUBTERRÂNEAS E SUPERFICIAIS

HIDROGRAMAS

O hidrograma é a denominação dada ao gráfico que relaciona a vazão no tempo.

Page 3: INTERAÇÃO ÁGUAS SUBTERRÂNEAS E SUPERFICIAIS

Estação Fluviométrica

HIDROGRAMAS

A distribuição da vazão no tempo é resultado da interação de todos os componente do ciclo hidrológico entre a ocorrência da precipitação e a vazão na bacia hidrográfica.

Page 4: INTERAÇÃO ÁGUAS SUBTERRÂNEAS E SUPERFICIAIS

Seção transversal do rio

HIDROGRAMAS

Page 5: INTERAÇÃO ÁGUAS SUBTERRÂNEAS E SUPERFICIAIS

),H(*,Q 70076

Curva chave do córrego Ribeirão da Onça, Sertãozinho/SP no período de 1986 a 1992.

HIDROGRAMAS

Page 6: INTERAÇÃO ÁGUAS SUBTERRÂNEAS E SUPERFICIAIS

Régua limnigráfica.

HIDROGRAMAS

Page 7: INTERAÇÃO ÁGUAS SUBTERRÂNEAS E SUPERFICIAIS

Fluviograma - Ribeirão da onça, Sertãozinho/SP

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

out-79 jan-80 abr-80 jul-80 nov-80 fev-81 mai-81 set-81 dez-81 mar-82 jun-82 out-82 jan-83 abr-83

Data

Vaz

ão (

m3 /s

)

1980 1981 1982

HIDROGRAMAS

Page 8: INTERAÇÃO ÁGUAS SUBTERRÂNEAS E SUPERFICIAIS

A descarga dos rios é composta pela água proveniente das seguintes componentes:

Escoamento superficial (Overland flow) Fluxo de base (Baseflow) Escoamento sub-superficial (Interflow) Precipitação direta (Direct Precipitation)

HIDROGRAMAS

Qs

Qss

QbSeção transversal do rio

Qrio = Qs+Qss+Qb+Qpd

Qpd

Época de precipitação

intensa

Page 9: INTERAÇÃO ÁGUAS SUBTERRÂNEAS E SUPERFICIAIS

Qs

Qss

QbSeção transversal do rio

Qrio = Qs+Qss+Qb+Qpd

Qpd

Qs=0

Qss=0

QbSeção transversal do rio

Qrio = Qb

Qpd=0Época de estiagem

Época de precipitação

intensa

HIDROGRAMAS

Page 10: INTERAÇÃO ÁGUAS SUBTERRÂNEAS E SUPERFICIAIS

Qs

Qss

Qb

Seção transversal do rio

Qpd

HIDROGRAMAS

Precipitação direta

Fluxo de Base

Escoamento superficial

Fluxo sub-superficial

Page 11: INTERAÇÃO ÁGUAS SUBTERRÂNEAS E SUPERFICIAIS

HIDROGRAMAS

N

A

D

C

O primeiro passo é a identificação do ponto A, que representa a inflexão da curva do hidrograma.

O ponto D é obtido a partir da extrapolação da tendência anterior até a linha vertical que representa o pico de vazão

O ponto C é obtido através da indentificação de N, a partir da equação de Linsley et al (1975):

2,0827,0 AN Com o valor de N acrescidos ao pico de vazão é obtido a localização do ponto C, que representa o início da recessão.

Unindo os pontos A, D e C, é obtido a separação do hidrograma.

A = área da bacia em Km2

Tempo

Vaz

ão

Page 12: INTERAÇÃO ÁGUAS SUBTERRÂNEAS E SUPERFICIAIS

Em períodos com ausência de precipitação (estiagem) a descarga dos rios declina segundo uma curva exponencial. Neste período, a descarga dos rios é composto integralmente pelo influxo de águas subterrâneas, conhecido como recessão.

ateQQ 0

FLUXO DE BASE

Page 13: INTERAÇÃO ÁGUAS SUBTERRÂNEAS E SUPERFICIAIS

FLUXO DE BASE

A queda da vazão dos rios é explicada pela queda dos níveis d’água do aquífero nas adjacencias do rio.

Page 14: INTERAÇÃO ÁGUAS SUBTERRÂNEAS E SUPERFICIAIS

As recessões são muito similares de um ano para outro e é dependente da topografia, padrão de drenagens, solo e geologia da área de inundação.

Recesão de 6 anos consecutivos, rio Luaba, África Central. (Fetter, 2001).

FLUXO DE BASE

Page 15: INTERAÇÃO ÁGUAS SUBTERRÂNEAS E SUPERFICIAIS

Determinação da recarga a partir do fluxo de base

O método de Meyboom (1961) é um método simples para estimar a recarga em uma bacia.

Este método assume que não há a presença de barragens ou outros fatores que regulem a vazão dos rios.

Ao eixo da vazão é atribuído uma escala logarítmica.

O início quando o nível do rio declina para um valor inferior ao lençol freático adjacente e se encerra quando o primeiro evento de inundação ocorre.

Page 16: INTERAÇÃO ÁGUAS SUBTERRÂNEAS E SUPERFICIAIS

Determinação da recarga a partir do fluxo de base

Page 17: INTERAÇÃO ÁGUAS SUBTERRÂNEAS E SUPERFICIAIS

Determinação da recarga a partir do fluxo de base

3026210

,

tQVtp

Vtp é o potencial volume de água subterrânea descarregada (L3)

Q0 é o fluxo de base no início da recessão (L3/T)

t1 é o tempo para que o fluxo de base decline para 0,1*Q0 (T)

)t/t(

tpt

VV

110

t é período de recessão

Volume potencial total de água descarregada pelo aquífero

Volume de água remanecente

Page 18: INTERAÇÃO ÁGUAS SUBTERRÂNEAS E SUPERFICIAIS

Exemplo

)t/t(

tpt

VV

110

3973

10 104530262

s 101,63760

30262mx,

,

)x()*s/m(

,

tQVtp

3026210

,

tQVtp

3839

3657

39

1053515

1045

10

1045mx,

,

mx,mx,V

),/,(t

Determinar a quantidade de recarga entre o fim da recessão do ano 1 e o início da recessão do ano 2.

O valor de Vt no fim da recessão, que é após 7,5 meses é:

O valor de Vt no fim da recessão, que é após 7,5 meses é:

3973

10 101730262

s 101,631000

30262mx,

,

)x()*s/m(

,

tQVtp

3026210

,

tQVtp

Page 19: INTERAÇÃO ÁGUAS SUBTERRÂNEAS E SUPERFICIAIS

Exemplo

O valor de Vt no fim da recessão, que é após 7,5 meses é:

3973

10 101730262

s 101,631000

30262mx,

,

)x()*s/m(

,

tQVtp

3026210

,

tQVtp

393839 108610531017 mx,mx,mx,aargcReVtp

A quantidade de recarga é igual ao total do fluxo de base remanescente ao fim da primeira recessão subtraído do volume de descarga ao início da recessão seguinte.

Page 20: INTERAÇÃO ÁGUAS SUBTERRÂNEAS E SUPERFICIAIS

CURVA DE PERMANÊNCIA

A curva de permanência relaciona a vazão ou o nível de um rio e a probabilidade de ocorrerem vazões maiores ou iguais ao valor da ordenada.

Esta função é empregada para emissão de outorgas, estudos hidrelétricos, navegação, qualidade da água, etc.

Características da curva: três trechos: vazões máximas, patamar frequente e vazões extremas inferiores.

Page 21: INTERAÇÃO ÁGUAS SUBTERRÂNEAS E SUPERFICIAIS

1) Para a série de vazões Q(t) determine o maior e o menor valor da série

Q

F

P

Q

Freqüência

Curva de permanência

2) Determine intervalos de classe na escala logarítmica entre o maior e menor valor. Por exemplo, 50 intervalos

3) Conte quantos valores de vazões se distribuem em cada intervalo.

4) Obtém-se a distribuição de frequênciaAcumulando os valores do intervalo maior para o menor.

5) Plotando com o valor do limite inferior do intervalo, é obtida a curva de permanência

CURVA DE PERMANÊNCIA

Page 22: INTERAÇÃO ÁGUAS SUBTERRÂNEAS E SUPERFICIAIS

50/)]ln()[ln( QmiQmxd

djQmiExpQj )1(

Assumindo-se um número fixo de classes igual a 50, a sub-divisão de cada intervalo pode ser realizada através da relação:

Adota-se o valor logaritmico em função da grande variação de magnitude das vazões envolvidas.

Os limites inferiores de cada intervalo podem ser calculados por:

Onde:

d = valor do intervalo das classes

Qmx = vazão máxima da série

Qmi = vazão miníma da série

Onde:

Qj = limite inferior do intervalo

j = número do intervalo

CURVA DE PERMANÊNCIA

Page 23: INTERAÇÃO ÁGUAS SUBTERRÂNEAS E SUPERFICIAIS

100*Nv

diPi

A frequência (fi) de cada intervalo é obtida contando o número de vazões da série que cai dentro do intervalo

Onde:

di = valores de permanência

Pi= probabilidade

Nv=número total de valores

CURVA DE PERMANÊNCIA

Page 24: INTERAÇÃO ÁGUAS SUBTERRÂNEAS E SUPERFICIAIS

O período das grandes estiagens geralmente ocorre para probabilidade superiores a 95%.

Esta curva é utilizada para avaliar a distribuição do comportamento da vazão ao longo do tempo e não para valores extremos.

Q

P

Vazões de cheia

Patamar onde das vazões freqüentes

Período das grandes estiagens

CURVA DE PERMANÊNCIA

Page 25: INTERAÇÃO ÁGUAS SUBTERRÂNEAS E SUPERFICIAIS

50/)]43ln()1127[ln( d

065322,0d

)*)1()43(ln( djExpQj

CURVA DE PERMANÊNCIA

Page 26: INTERAÇÃO ÁGUAS SUBTERRÂNEAS E SUPERFICIAIS

50/)]43ln()1127[ln( d

065322,0d

)*)1()43(ln( djExpQj

Onde, j varia de 1 a 50

Nº de valores de vazão acima do intervalo

Frequência acumulada

CURVA DE PERMANÊNCIA

Page 27: INTERAÇÃO ÁGUAS SUBTERRÂNEAS E SUPERFICIAIS

CURVA DE PERMANÊNCIA

Page 28: INTERAÇÃO ÁGUAS SUBTERRÂNEAS E SUPERFICIAIS

Para verificar a escassez atual ou futura são necessários estudos de planejamento, onde se requer o conhecimento da quantidade de água para cada seção do curso d'água, da qualidade correspondente, e da demanda atual e prevista.

CURVA DE PERMANÊNCIA

Page 29: INTERAÇÃO ÁGUAS SUBTERRÂNEAS E SUPERFICIAIS

CURVA DE PERMANÊNCIA